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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufspannen und Bearbeiten von Rohlingen für eine Herstellung von Hauptlagerzapfen, Hubzapfen und Wangen aufweisenden Kurbelwellen, insbesondere Grosskurbelwellen, mit in einer Folge angeordneten Haupt (lager) zapfen und Pleuel (lager) zapfen, bei welchen der Rohling in Längsrichtung zwischen zwei Spannstöcken in deren Spannfutter eingespannt, gegebenenfalls durch eine oder mehrere Lünetten unterstützt wird, und durch mindestens ein um das Werkstück rotierendes Bearbeitungswerkzeug spanabhebend bearbeitet, insbesondere im Zapfenbereich rundgefrast wird, wobei das sich bewegende spanabhebende Werkzeug im wesentlichen normal auf die Spannachsrichtung angestellt wird.
Weiters bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung, insbesondere Fräsmaschine, für die Herstellung von alternierend Haupt (lager) zapfen und Pleuel (lager) zapfen aufweisenden Kurbelwellen, im wesentlichen gebildet aus einem Grundbett, auf welchen zwei den Kurbelwellenrohling bzw. die Kurbelwelle oder das Werkstück haltende Spannstöcke sowie mindestens ein Frässchlitten mit einem angetriebenen rotierenden Werkzeug, vorzugsweise innenschneidenden Messerkopf, und gegebenenfalls Lünetten angeordnet sind.
Es sind Verfahren zum Aufspannen und Bearbeiten von Kurbelwellen bzw.
Rohlingen bekannt, bei welchen vorerst ein innenschneidendes Werkzeug, welches in einem Frässchlitten angeordnet ist, über ein vorragendes Ende eines Spannstockes gestellt, das Werkstück bzw. der Kurbelwellenrohling zwischen zwei Spannstöcke eingebracht und mittels Spannfutter gespannt wird, wonach der Frässchlitten mit dem Messerkopf zu einer Fräsposition gefahren und ein im Frässchlitten angeordneter Kreuzschlitten, der den sich bewegenden Messerkopf trägt, in einer x- und y- Achsrichtung vorgeschoben wird. Durch Koordination der Vorschubbewegungen, zum Beispiel mittels CNC-Steuerung, erfolgt eine Bearbeitung, insbesondere Rundbearbeitung, eines Zapfens oder einer Bearbeitung einer Wangenaussenkontur.
Zur Bearbeitung des Folgezapfens wird das Werkzeug freigestellt, der Frässchlitten in Spannachsrichtung bzw. in z-Richtung verschoben und entsprechend positioniert, wonach wiederum eine gesteuerte Anstellung des Fräswerkzeuges in der x- und y- Richtung mit dem Fräsvorgang erfolgt.
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Ein Verschieben des Frässchlittens am Grundbett von einer Fräsposition in eine nächste, also in z-Richtung, kann einfach durchgeführt werden, weil das innenschneidende Werkzeug bzw. der innenschneidende Messerkopf einen grösseren Innendurchmesser aufweist als dem Hüllkreis der Kurbelwelle entspricht.
Auch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Durchführung des oben angegebenen Verfahrens mit einem den Hüllkreis der Kurbelwelle überragenden Innendurchmesser des Fräswerkzeuges ist dem Stand der Technik zuzuordnen.
Bei Verwendung eines Messerkopfes mit grossem Innendurchmesser sind sowohl eine Durchführung des Verfahrens als auch der Aufbau und die Steuerung der Vorrichtung zwar günstigerweise einfach gestaltet, weisen jedoch den Nachteil auf, dass insbesondere bei einer Bearbeitung von grossen Kurbelwellen aufwendige Werkzeuge mit grossen Anstellwegen in x-und y-Richtung erforderlich sind. Zur Ausführung grosser Anstellwege sind grosse stabile Kreuzschlitten und Frässchlitten notwendig, wodurch die Dimensionen und das Gewicht derartiger Einrichtungen mit steigendem Kurbelwellenabmessungen überproportional anwachsen, was fertigungstechnische, aber insbesondere auch wirtschaftliche Nachteile bewirken kann.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen und setzt sich zum Ziel, die Nachteile der bekannten Herstellverfahren bzw. der dafür erforderlichen Einrichtungen zu beseitigen und einen neuen Weg zur wirtschaftlichen Herstellung von Kurbelwellen, insbesondere von Grosskurbelwellen, anzugeben.
Diese Ziele werden bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass in einem ersten Schritt mindestens ein ringförmiges, innenschneidendes Werkzeug mit einem dessen zentralen Freiraum begrenzenden Innendurchmesser, welcher kleiner als der Hüllkreisdurchmesser des Rohlings in Achsrichtung, insbesondere in Hauptachsrichtung, ist, über eine Auskragung mindestens eines Spannstockes mit dem Spannfutter gestellt und der Rohling in Spannachsrichtung mittels Spannfutter aufgespannt wird, oder der eine Vorform aufweisende Rohling teilweise durch den zentralen Freiraum von zumindest einem innenschneidenden Werkzeug mit einem kleineren Innendurchmesser als der Hüllkreisdurchmesser des Rohlings eingebracht und aufgespannt wird, wobei zur
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Werkzeugfreistellung bzw.
Durchführung des vorgeformten Rohlings dieses und der Rohling senkrecht zur Spannachsrichtung relativ zueinander bewegt werden, gegebenenfalls eine Durchbiegung bzw. ein Durchhang des Kurbelwellenrohlings oder des angearbeiteten Werkstückes gemessen sowie durch eine Einstellung oder Unterstützung, z. B. mittels. Lünette (en), ausgeglichen werden, worauf in Folgeschritten bzw.
Frässchritten eine spanabhebende Bearbeitung zur Ausbildung der Zapfen durch jeweils gegebenenfalls Einstechen sowie durch ein Umlaufen mit einem, vorzugsweise CNC-gesteuerten, Anstellen des Werkzeuges in mindestens eine auf die Spannachse normale Richtung durchgeführt wird, wobei in Zwischen-bzw. Übergangsschritten zwischen den zur Bearbeitung von Pleuelzapfen vorgesehenen Frässchritten die Drehachse des Werkzeuges durch ein Verstellen desselben im wesentlichen in die Mitte der Verbindungslinie zwischen der Hauptzapfen-bzw. der Kurbelwellenachse und der Achse des folgenden rohen Pleuelzapfens parallel zu diesen eingestellt und der dazwischenliegende Wangenbereich des Kurbelwellenrohlings bearbeitet und/oder überfahren wird.
Mit einer Vorrichtung insbesondere zur Durchführung des Verfahrens werden die vorgenannten Ziele erreicht, wenn der Innendurchmesser des rotationsantreibbaren, innenschneidenden Messerkopfes bzw. des Fräswerkzeuges kleiner als der Hüllkreisdurchmesser, jedoch grösser als der grösste Wangendurchmesser in Achsrichtung der Kurbelwelle ausgebildet ist.
Die mit der Erfindung erreichten Vorteile bestehen im wesentlichen darin, dass mit dem neuen Verfahren auch mit kleineren, leichter zu erstellenden und billigeren Werkzeugen grosse Kurbelwellen bzw. Kurbelwellen mit grossem Abstand zwischen Hauptlager und Pleuellager herstellbar sind. Gleichzeitig wird auch der erforderliche Anstellweg des Werkzeuges in den beiden Achsrichtungen x und y kleiner, wodurch auch kleinere, für übliche Bearbeitungstechnologien konzipierte Kurbelwellenfräsmaschinen für eine Herstellung von grossen Einheiten einsetzbar werden, wenn, das erfindungsgemässe Verfahren verwendet wird. Durch einfache Änderungen und. Folgeschrittausrichtung in der Programmierung der Steuerung ist es möglich, den Einsatzbereich der Fräseinrichtung zu erweitern.
Für eine Herstellung langer Kurbelwellen ist es vorteilhaft, wenn die Durchbiegung
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zufolge des Eigengewichtes des Werkstückes derart ermittelt wird, dass ein oberster Punkt an der Oberfläche des Rohlings hinsichtlich seiner Höhe, gegebenenfalls ein seitlicher Punkt hinsichtlich seiner horizontalen Lage, vermessen, der Rohling um die Spannachse um 180 1 0 gedreht und die Lage des gleichen Punktes, bezogen auf den Bezugspunkt der ersten Bestimmung, erneut gemessen und ein oberer bzw. seitlicher (M1) sowie ein unterer bzw. gegenüberliegender (M2) Wert für den Abstand des Punktes zur Spannachse (0) gebildet werden, woraus die Durchbiegung bzw.
die seitliche Versetzung (D) nach der Formel
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ermittelt und gegebenenfalls auf eine Abstützung des Rohlings zu dessen Ausrichtung bezogen auf die Achse vorgenommen wird. Damit kann auf besonders einfache und genaue Weise dem Durchhang des Werkstückes durch dessen Eigengewicht Rechnung getragen und die Bearbeitungseinstellung korrigiert oder der Kurbeiwellenrohling achsgenau ausgerichtet, zum Beispiel mittels Lünetten gestützt, werden. Da diese Ermittlung der Achsabweichung höchst einfach und rasch durchführbar ist, kann die Messung oftmals, zum Beispiel nach einer Grobbearbeitung und dergleichen, und in mehreren Richtungen erfolgen.
Wenn, wie gemäss einer Variante besonders vorteilhaft vorgesehen, ein sich drehendes, innenschneidendes Werkzeug mit nur einer vergrösserten Vorzugsrichtung betreffend eine Werkzeuganstellung bzw. mit einem von einer Zentrumslage in drei aufeinander senkrechten Richtungen normal auf die Spannachse verminderten Anstellweg für eine Bearbeitung des Rohlings oder zumindest dessen Pleuelzapfen vorgesehen wird und dass im ersten Schritt der Rohling mit einer der Vorzugsrichtung des Werkzeugvorschubes entsprechenden Pleuelzapfenlage aufgespannt oder eingestellt wird und in (im) Folge-bzw.
Frässchritt (en) Hauptzapfen und/oder zumindest ein Pleuelzapfen bearbeitet werden (wird), wonach bei abweichender Winkellage des folgenden zur Bearbeitung vorgesehenen Pleuelzapfens in dem dem Frässchritt vorgelagerten Zwischen-bzw.
Übergangsschritt der Rohling in den Spannstöcken rotationsbeweglich gestellt, der Pleueizapfen in die Vorzugsrichtung des Werkzeugvorschubes durch Drehen des
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Rohlings eingerichtet und der Rohling festgestellt wird, ist es möglich, den Anstellweg des Werkzeuges in drei Richtungen weiter zu verringern und dadurch eine verbesserte Bearbeitungsgenauigkeit zu erreichen. Dies ermöglicht auch eine weitere Verkleinerung der Bearbeitungseinrichtung und somit eine erhöhte Wirtschaftlichkeit.
Für eine Einrichtung ist dafür in günstiger Weise vorgesehen, dass die Spannstöcke senkrecht zur Längserstreckung des Grundbettes bzw. normal auf die Kurbelwellenachse in zumindest eine Achsrichtung verschiebbare und/oder um die Längsachse drehbare und feststellbare Spannfutter aufweisen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Spannfutter drehbar ausgebildet sind und zumindest ein Spannfutter einen steuerbaren Drehantrieb aufweist. Es können auch bei feststehenden Spannfuttern Hilfseinrichtungen zum Drehen der Kurbelwelle vorgesehen sein.
Bevorzugt ist dabei weiters, auch im Hinblick auf eine maschinentechnisch günstige Lösung, wenn das innenschneidende Werkzeug am Frässchlitten, wie an sich bekannt, senkrecht zur Spannachse ausgehend von einer Nullage, vier im wesentlichen rechtwinkelig zueinander angeordnete Verstellrichtungen aufweist, wobei eine Vorzugsanstellrichtung durch einen vergrösserten Anstellweg gebildet ist.
Sowohl für eine Verminderung der Grösse der Bearbeitungsvorrichtung und einen einfachen sowie genauen Fräsvorgang hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn ein rotierendes, innenschneidendes Werkzeug normal auf die Spannachse unidirektional an den Rohling anstellbar eingesetzt wird und dass zu einer gegebenenfalls vorgesehenen Hauptzapfenbearbeitung das sich drehende Werkzeug angestellt und der Rohling um die Spannachse gedreht undloder zur Bearbeitung der Pleuelzapfen dieser in Richtung der Werkzeug anstellung ausgerichtet wird, das sich drehende Werkzeug gesteuert angestellt sowie der Rohling einer Pendeldrehbewegung um die Spannachse unterworfen werden und der lineare Ansteitweg des Werkzeuges sowie die Pendeldrehbewegung um die Achse CNC-gesteuert werden.
Als besonders günstig hat sich dafür eine Vorrichtung erwiesen, wenn das
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innenschneidende Werkzeug am Frässchlitten Einrichtungen zum linearen Verschieben bzw. Anstellen in eine senkrecht zur Spannachse liegenden Richtung aufweist.
Weiters ist, wie sich zeigte, bei der erfindungsgemässen Ausbildung bevorzugt, wenn die Bewegungen des Werkzeuges in Richtung der Spannachse, vorzugsweise mittels Frässchlittens und/oder die Bewegung senkrecht zur Spannachse, vorzugsweise mittels Kreuzschlittens, sowie die Rotation oder Pendelbewegung des Kurbelwellenrohlings, vorzugsweise mittels Drehantriebes, aufeinander abgestimmt und/oder programmgesteuert, insbesondere CNC-gesteuert, durchgeführt sind.
Schliesslich ist es vorteilhaft, wenn der Rohling in die Spannfutter eingespannt und in der Einspannlage vorzugsweise mittels eines Lichtschnittverfahrens, vermessen wird, die Messergebnisse in einer vorzugsweise elektronischen Recheneinheit ausgewertet und in Verstellsignale umgewandelt werden, welche Signale zur Einstellung der Werkstückdimension der Bearbeitungsanlage undloder zur Feststellung und gegebenenfalls Kompensation des Durchhanges bzw. der Durchbiegung des Rohlings und/oder zur Festlegung der Ausgangswerte für die Bearbeitungssteuerung verwendet werden. Dadurch werden sowohl die Genauigkeit als auch die Bearbeitungssicherheit wesentlich verbessert.
Auch eine Qualitätsdokumentation kann erfolgen, wenn die Vorrichtung eine Lichtschnitteinrichtung zur Vermessung des aufgespannten Rohlings aufweist, welche Einrichtung mit einem Rechner sowie mit einem Anzeigemittel, Aufzeichnungsmittel und/oder mit mindestens einer Steuerung der Anlagenteile verbunden ist..
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
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Fig. 3 eine Ansicht einer Kurbelwelle in Achsrichtung mit einem Werkzeug gemäss dem Stand der Technik (schematisch) Fig. 4 eine Ansicht einer Kurbelwelle in Achsrichtung erfindungsgemäss
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Fig. 6 bis Fig. 8 jeweils eine Ansicht einer Kurbelwelle ; erfindungsgemäss eingesetzte Werkzeuge und Bewegungs- sowie Anstellrichtungen der
Werkzeuge schematisch In Fig. 1 ist eine Fräsvorrichtung zur Herstellung von Kurbelwellen K veranschaulicht. Auf einem Grundbett 5 sind ein Spannstock 6 unbewegbar und ein weiterer Spannstock 7 sowie ein Frässchlitten 8 in z- Richtung bewegbar bzw. einstellbar angeordnet. Die Spannstöcke 6, 7 besitzen jeweils ein vorragendes Spannfutter 61,71.
Der Frässchlitten 8 beinhaltet ein angetriebenes innenschneidendes Werkzeug 9, einen sogenannten Messerkopf, das bzw. der mittels eines Kreuzschlittens in einer x-und einer y-Richtung, welche Richtungen im wesentlichen normal aufeinander und senkrecht zur z-Richtung bzw. zur Spannachsrichtung positioniert sind, bewegbar bzw. an einen Kurbelwellenrohling K anstellbar ist.
Fig. 2 zeigt eine Ansicht einer Kurbelwelle in Spannachsrichtung 0 mit Hauptlagerzapfen 1 und jeweils 120 Winkelstellung aufweisende Pleuelzapfen 2, 3, 4. Die Kurbelwelle K besitzt in Achsrichtung 0 einen Hüllkreisdurchmesser K1 und für jede Pleuellage einen grössten Wangendurchmesser K2.
In Fig. 3 sind dem Stand der Technik gemäss schematisch Bearbeitungs- bzw.
Frässchritte einer Kurbelwelle in Achsrichtung 0 derselben dargestellt.. Teil A von Fig. 3 zeigt über einer Kurbelwelle K mit Hauptlagerzapfen 1 und Pleuelzapfen 2, 3, 4 ein Werkzeug 9 mit einem Innendurchmesser 91. Dabei kann das sich in Richtung S drehende Werkzeug 9 in zentrischer Lage in Richtung der Achse 0 bzw. in z-Richtung über die Kurbelwelle K bewegt und festgestellt werden, wonach mittels eines Kreuzschlittens (wie aus Teil B von Fig. 3 hervorgeht) der Fräskopf 9 in x-Richtung an einen Pleuelzapfen 2 angestellt wird. Durch eine der x-Richtung überlagerte Bewegung in eine y-Richtung (vergleiche Teil C von Fig. 3) kann eine Rotation des fräsenden bzw. innenschneidenden Werkzeuges 9 unter Bildung bzw.
Bearbeitung eines Zapfens, z. B. des Pleuelzapfens 2, erreicht werden. Dabei muss der Kreuzschlitten in x-und y-Richtung eine Strecke mit einem Ausmass von mindestens : Innendurchmesser 91 des Werkzeuges 9 plus Exzentrizität des Hubzapfens bzw. Abstand der Hubzapfenachse von der Spannachse 0 minus
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Durchmesser des Zapfens, verschoben werden. Dies gilt im wesentlichen auch für die weiteren Zapfen, so dass insgesamt grosse Verstellwege des Werkzeuges bzw. des Kreuzschlittens erforderlich sind.
Fig. 4 veranschaulicht eine erfindungsgemässe Ausführung einer Bearbeitung einer Kurbelwelle K Dabei weist ein Werkzeug 9 einen Innendurchmesser 91 auf, der kleiner ist als ein Hüllkreisdurchmesser Kl einer zu bearbeitenden Kurbelwelle in Längsachsrichtung. Nach einem Fräsen eines Hauptlagerzapfens 1 und eines Pleuelzapfens 2 wird das Werkzeug 9 in eine Position gebracht, in welcher dessen Innendurchmesser 91 einen Wangendurchmesser K2 eines folgenden Pleuelzapfens, zum Beispiel 3, einschliesst. Gegenüber der bisherigen Vorgangsweise ist dadurch das Ausmass einer x-y-Bewegung vom Kreuzschlitten vermindert.
Eine weitere Verkleinerung eines erforderlichen Werkzeuganstellungsweges ist erreichbar, wenn, wie in Fig. 5 dargestellt, ein Kurbelwellenrohling K nach einer Bearbeitung eines Haupttagerzapfens 1 derart in Richtung d um die Einspannachse 0 gedreht wird, dass ein Folge-Pleuelzapfen 3 in einer Achslage eines vorgeordneten Pleuelzapfens 2 positioniert ist.
Fig. 6 zeigt in drei Teilbildern (A, B, C) einen Bearbeitungsvorgang einer Kurbelwelle K mit einer Pleuellagerversetzung von 0 bzw 180A in einer Reihenfolge. Zu einer Bearbeitung (A) eines Pleuelzapfens 2 und eines Hauptiagerzapfens 1 durch ein sich in s-Richtung drehendes und eine Kreisbahn in beispielsweise r-Richtung um die Achse des Zapfens beschreibendes Werkzeug 9 mit einem Innendurchmesser 91, der geringer ist als der Hüllkreisdurchmesser Kl einer Kurbelwelle K, sind neben einer Versetzung in z-Richtung geringe Wege in x-
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das Werkzeug 9 in Richtung y'zu verschieben, wonach beispielsweise drei weitere Zapfen wiederum mit geringen Kreuzschlittenwegen in eine x-und y-Richtung bearbeitet werden können (C).
Daraus resultiert die Anforderung eines geringen Verstellweges eines Kreuzschlittens in X-Richtung und eines grösseren Verstellweges in Y-Richtung. Werden Kurbelwellen mit einer von 180 $0 abweichenden Pleuellagerversetzung bearbeitet, so sind im Vergleich mit dem
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Stand der Technik zwar kleinere Verstellwege erforderlich, eine Verstellung in X-Richtung muss jedoch im wesentlichen eine gleiche Grösse aufweisen wie jene in Y-Richtung.
In Fig. 7 ist gemäss einer bevorzugten Variante der Erfindung beispielhaft veranschaulicht, wie mit geringen Verstellwegen eines innenschneidenden Werkzeuges 9 in beiden AnsteH-bzw. Achsrichiungen (x, y) eine Bearbeitung aller Zapfen einer Kurbelwelle K vorgenommen wird. Ein Fräsen von Pleuelzapfen erfolgt dabei nur in einer Hubzapfen-Achsposition 2', 4, 5', wobei zu einer erforderlichen Positionierung eines auf einen fertig bearbeiteten Pleuelzapfen, zum Beispiel 4 (in A und B) folgenden Pleuelzapfens 5, dieser durch ein Drehen d der Kurbelwelle K um die Spannachse 0 (D) mit anschliessender Feststellung in eine Position 5' (C) gebracht wird. Die erforderlichen Wegstrecken eines Kreuzschlittens sind dadurch sowohl in X- als auch in Y- Richtung gering, so dass wesentliche maschinentechnische Vorteile gegeben sind.
Soll dabei auch eine Bearbeitung von Hauptlagerzapfen vorgenommen werden, ist lediglich eine Vergrösserung des Verstellweges in y-Richtung um einen Wert y", welcher der Exzentrizität der Hubzapfen bzw. dem Abstand der Hubzapfenachse von der Spannachse 0 entspricht, notwendig.
Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei ein Fräskopf lediglich in einer Anstellrichtung y bewegt wird. Während des Fräsens eines Pleuelzapfens durch Rotation des Fräskopfes in S-Richtung wird die Kurbelwelle K in Abhängigkeit von der Anstellung des Werkzeuges 9 in y-Richtung derart um die Längsachse 0 der Kurbelwelle in Richtung R geschwenkt, dass laufend eine
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und die Pleuelbewegung R wird der gesamte Umfang des Pleuelzapfens bestrichen bzw. bearbeitet.
Nach einer Fertigbearbeitung eines Pleuelzapfens und gegebenenfalls Bearbeitung eines Hauptlagerzapfens 1 bei Drehung der Kurbelwelle erfolgt eine Positionierung (d) eines Folge-Pleuelzapfens 3 in eine Lage 3' (C) und dessen Bearbeitung mit in gegenseitiger Abhängigkeit gesteuerter Pendeldrehbewegung R der Kurbelwelle und Anstellung Y des Werkzeuges 9.
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Ist ein Fräsen von Hauptlagerzapfen 1 im Bearbeitungsvorgang eingeschlossen, ist wiederum lediglich eine geringe Vergrösserung y" der Anstellung Y erforderlich.
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The invention relates to a method for clamping and processing blanks for the production of main bearing journals, crankpins and cheeks having crankshafts, in particular large crankshafts, with main (bearing) journals arranged in a sequence and connecting rods (bearing) journals, in which the blank in the longitudinal direction between two vices clamped in their chucks, possibly supported by one or more steadies, and machined by at least one machining tool rotating around the workpiece, in particular milled round in the pin area, the moving cutting tool being set essentially normal to the direction of the clamping axis.
Furthermore, the invention relates to a device, in particular a milling machine, for the production of alternating main (bearing) journals and connecting rods (bearing) journals having crankshafts, essentially formed from a basic bed on which two the crankshaft blank or the crankshaft or the workpiece Retaining vices as well as at least one milling slide with a driven rotating tool, preferably an internal cutting knife head, and possibly steadies are arranged.
There are procedures for clamping and machining crankshafts or
Blanks are known, in which an internal cutting tool, which is arranged in a milling slide, is placed over a protruding end of a vice, the workpiece or the crankshaft blank is inserted between two vice and clamped by means of a chuck, after which the milling slide with the cutter head to a milling position driven and a cross slide arranged in the milling slide, which carries the moving cutter head, is advanced in an x and y axis direction. By coordinating the feed movements, for example by means of CNC control, machining, in particular round machining, of a tenon or machining of an outer cheek contour takes place.
The tool is released for machining the follower pin, the milling slide is moved in the direction of the clamping axis or in the z direction and positioned accordingly, after which the milling tool is again controlled in the x and y directions with the milling process.
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The milling carriage on the basic bed can be moved from one milling position to the next, i.e. in the z direction, simply because the internal cutting tool or the internal cutting head has a larger internal diameter than the envelope circle of the crankshaft.
A device of the type mentioned at the outset for carrying out the above-mentioned method with an inner diameter of the milling tool projecting beyond the enveloping circle of the crankshaft can also be assigned to the prior art.
When using a cutter head with a large inner diameter, both the implementation of the method and the construction and control of the device are advantageously designed to be simple, but have the disadvantage that, in particular when machining large crankshafts, complex tools with large adjustment paths in x and y direction are required. Large stable cross slides and milling slides are required to carry out large adjustment paths, as a result of which the dimensions and the weight of such devices increase disproportionately with increasing crankshaft dimensions, which can have manufacturing disadvantages, but in particular also economic disadvantages.
Here, the invention seeks to remedy this and aims to eliminate the disadvantages of the known manufacturing processes and the devices required for them and to provide a new way of economically producing crankshafts, in particular large crankshafts.
In a method of the type mentioned at the outset, these goals are achieved in that in a first step at least one ring-shaped, internal cutting tool with an inner diameter delimiting its central free space, which is smaller than the enveloping circle diameter of the blank in the axial direction, in particular in the main axial direction, via a Overhang of at least one vice with the chuck and the blank is clamped in the clamping axis direction by means of a chuck, or the blank having a preform is partially inserted and clamped through the central clearance of at least one internal cutting tool with a smaller inner diameter than the envelope diameter of the blank, whereby
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Tool exemption or
Implementation of the preformed blank this and the blank are moved perpendicular to the clamping axis direction relative to each other, if necessary, a deflection or a sag of the crankshaft blank or the workpiece being measured and by an adjustment or support, for. B. means. Steady rest (s), whereupon in subsequent steps or
Milling steps a machining operation to form the tenons by in each case, if necessary, grooving and by rotating with, preferably CNC-controlled, positioning of the tool in at least one direction normal to the clamping axis, with intermediate or Transition steps between the milling steps provided for the machining of connecting rod journals, the axis of rotation of the tool by moving the same essentially in the middle of the connecting line between the main journal or. the crankshaft axis and the axis of the following raw connecting rod journal are set parallel to these and the intermediate cheek region of the crankshaft blank is machined and / or run over.
The above-mentioned objectives are achieved with a device, in particular for carrying out the method, if the inside diameter of the rotationally drivable, internal cutting cutter head or milling tool is smaller than the enveloping circle diameter, but larger than the largest cheek diameter in the axial direction of the crankshaft.
The advantages achieved by the invention consist essentially in the fact that the new method can also be used to produce large crankshafts or crankshafts with a large distance between the main bearing and the connecting rod bearing, even with smaller, easier to produce and cheaper tools. At the same time, the required adjustment path of the tool in the two axial directions x and y becomes smaller, as a result of which smaller crankshaft milling machines designed for conventional machining technologies can also be used for the production of large units if the method according to the invention is used. With simple changes and. Subsequent step alignment in the programming of the control system makes it possible to expand the area of application of the milling device.
For the production of long crankshafts, it is advantageous if the deflection
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based on the weight of the workpiece, it is determined in such a way that a top point on the surface of the blank is measured in terms of its height, possibly a lateral point in terms of its horizontal position, the blank is rotated by 180 10 and the position of the same point, based on the reference point of the first determination, measured again and an upper or lateral (M1) and a lower or opposite (M2) value for the distance of the point to the clamping axis (0) are formed, from which the deflection or
the lateral displacement (D) according to the formula
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determined and possibly carried out on a support of the blank for its alignment with respect to the axis. In this way, the sag of the workpiece can be taken into account in a particularly simple and precise manner by its own weight and the machining setting can be corrected or the crankshaft blank can be aligned with the axis, for example supported by steadies. Since this determination of the axis deviation can be carried out very simply and quickly, the measurement can often take place, for example after rough machining and the like, and in several directions.
If, as is particularly advantageously provided according to a variant, a rotating, internal cutting tool with only an enlarged preferred direction relating to a tool position or with an adjustment path reduced from a central position in three directions perpendicular to one another for machining the blank or at least the latter Connecting rod journal is provided and that in the first step the blank is clamped or set with a connecting rod journal position corresponding to the preferred direction of the tool feed and is set in (in) the subsequent or
Milling step (s) main pin and / or at least one connecting rod pin are machined, after which, if the angular position of the following connecting rod pin intended for machining deviates, in the intermediate or upstream of the milling step.
Transition step of the blank in the vices rotatably, the connecting rod in the preferred direction of the tool feed by turning the
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Set up blank and the blank is determined, it is possible to further reduce the travel of the tool in three directions and thereby achieve improved machining accuracy. This also enables a further downsizing of the processing device and thus increased economy.
For a device it is advantageously provided that the vices have chucks perpendicular to the longitudinal extension of the basic bed or normal to the crankshaft axis in at least one axial direction and / or rotatable and lockable about the longitudinal axis. It when the chucks are rotatable and at least one chuck has a controllable rotary drive is particularly advantageous. Auxiliary devices for rotating the crankshaft can also be provided in the case of fixed chucks.
It is further preferred, also with regard to a mechanically advantageous solution, if the internal cutting tool on the milling slide, as is known per se, perpendicular to the clamping axis, starting from a zero position, has four adjustment directions arranged essentially at right angles to one another, with a preferred adjustment direction due to an increased adjustment path is formed.
For a reduction in the size of the machining device and a simple and precise milling process, it has proven to be particularly advantageous if a rotating, internal cutting tool is used to adjust the clamping axis unidirectionally on the blank and that the rotating tool is used for a main pin machining that may be provided adjusted and the blank is rotated around the clamping axis and / or for machining the connecting rod pins it is aligned in the direction of the tool position, the rotating tool is started in a controlled manner and the blank is subjected to an oscillating rotary movement about the clamping axis and the linear travel of the tool and the oscillating rotary movement around the axis CNC controlled.
A device has proven to be particularly favorable if this
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internal cutting tool on the milling slide has devices for linear displacement or positioning in a direction perpendicular to the clamping axis.
Furthermore, as was shown, in the embodiment according to the invention it is preferred if the movements of the tool in the direction of the clamping axis, preferably by means of a milling slide and / or the movement perpendicular to the clamping axis, preferably by means of a cross slide, and the rotation or pendulum movement of the crankshaft blank, preferably by means of a rotary drive , coordinated and / or program-controlled, in particular CNC-controlled, are carried out.
Finally, it is advantageous if the blank is clamped in the chuck and measured in the clamping position, preferably using a light section method, the measurement results are evaluated in a preferably electronic computing unit and converted into adjustment signals, which signals for setting the workpiece dimension of the processing system and / or for determining and compensation of the sag or the deflection of the blank and / or to determine the initial values for the machining control, if necessary. This significantly improves both accuracy and machining reliability.
Quality documentation can also be provided if the device has a light-cutting device for measuring the clamped blank, which device is connected to a computer and to a display means, recording medium and / or to at least one control of the system parts.
The invention is explained in more detail below with reference to drawings.
Show it
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3 shows a view of a crankshaft in the axial direction with a tool according to the prior art (schematically) FIG. 4 shows a view of a crankshaft in the axial direction according to the invention
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6 to 8 each show a view of a crankshaft; Tools used according to the invention and directions of movement and adjustment of the
Tools schematically A milling device for producing crankshafts K is illustrated in FIG. 1. On a basic bed 5, a vice 6 is immovable and a further vice 7 and a milling slide 8 are arranged to be movable or adjustable in the z direction. The vices 6, 7 each have a projecting chuck 61, 71.
The milling slide 8 contains a driven internal cutting tool 9, a so-called cutter head, which is positioned by means of a cross slide in an x and a y direction, which directions are positioned essentially normal to one another and perpendicular to the z direction or the clamping axis direction, is movable or adjustable to a crankshaft blank K.
2 shows a view of a crankshaft in the clamping axis direction 0 with main bearing journal 1 and connecting rod journals 2, 3, 4 each having 120 angular positions. The crankshaft K has an enveloping circle diameter K1 in the axial direction 0 and a largest cheek diameter K2 for each connecting rod position.
3 schematically shows the processing or
Milling steps of a crankshaft in the axial direction 0 thereof are shown. Part A of FIG. 3 shows a tool 9 with an inner diameter 91 above a crankshaft K with main bearing journal 1 and connecting rod journals 2, 3, 4. The tool 9 rotating in the S direction can be shown in FIG centric position in the direction of the axis 0 or in the z direction via the crankshaft K and determined, after which the milling head 9 is placed in the x direction on a connecting rod pin 2 by means of a cross slide (as can be seen from part B of FIG. 3) . By a movement superimposed on the x direction in a y direction (see part C of FIG. 3), a rotation of the milling or internal cutting tool 9 can be formed or
Machining a spigot, e.g. B. the connecting rod journal 2 can be achieved. The cross slide must have a distance in the x and y direction with a dimension of at least: inner diameter 91 of tool 9 plus eccentricity of the crank pin or distance of the crank pin axis from the clamping axis 0 minus
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Diameter of the pin to be moved. This essentially also applies to the other pins, so that overall large adjustment paths of the tool or the cross slide are required.
4 illustrates an embodiment of machining a crankshaft K in accordance with the invention. Here, a tool 9 has an inner diameter 91 which is smaller than an enveloping circle diameter Kl of a crankshaft to be machined in the longitudinal axis direction. After milling a main bearing journal 1 and a connecting rod journal 2, the tool 9 is brought into a position in which the inside diameter 91 includes a cheek diameter K2 of a following connecting rod journal, for example 3. Compared to the previous procedure, the extent of an x-y movement from the cross slide is reduced.
A further reduction in the required tool adjustment path can be achieved if, as shown in FIG. 5, a crankshaft blank K is rotated in direction d about the clamping axis 0 after machining a main bearing journal 1 in such a way that a following connecting rod journal 3 is in an axial position of an upstream connecting rod journal 2 is positioned.
6 shows in three partial images (A, B, C) a machining process of a crankshaft K with a connecting rod bearing offset of 0 or 180A in one order. For machining (A) a connecting rod journal 2 and a main bearing journal 1 by means of a tool 9 rotating in the s direction and describing a circular path in the r direction, for example, around the axis of the journal, with an inner diameter 91 that is smaller than the enveloping circle diameter Kl one Crankshaft K, in addition to displacement in the z direction, there are short distances in x
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to move the tool 9 in the y 'direction, after which, for example, three further pins can in turn be machined with small cross slide paths in an x and y direction (C).
This results in the requirement of a small adjustment path of a cross slide in the X direction and a larger adjustment path in the Y direction. If crankshafts are machined with a connecting rod bearing offset that deviates from $ 180, then in comparison with the
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Although prior art requires smaller adjustment paths, an adjustment in the X direction must be essentially the same size as that in the Y direction.
In accordance with a preferred variant of the invention, FIG. 7 shows an example of how, with short adjustment paths of an internal cutting tool 9, in both contact or Axis directions (x, y) a machining of all the pins of a crankshaft K is carried out. Milling of connecting rod journals is only carried out in a crank pin axis position 2 ', 4, 5', whereby for a necessary positioning of a connecting rod journal 5 following a finished machined connecting rod journal, for example 4 (in A and B), this by rotating the d the crankshaft K is brought into a position 5 '(C) about the clamping axis 0 (D) with subsequent determination. The required distances of a cross slide are small in both the X and Y directions, so that there are significant advantages in terms of machine technology.
If machining of main bearing journals is also to be carried out, all that is necessary is an increase in the adjustment path in the y direction by a value y "which corresponds to the eccentricity of the crank journal or the distance between the crank journal axis and the clamping axis 0.
FIG. 8 shows a further embodiment of the invention, wherein a milling head is only moved in an adjustment direction y. During the milling of a connecting rod journal by rotating the milling head in the S direction, the crankshaft K is pivoted in the y direction about the longitudinal axis 0 of the crankshaft in the direction R, depending on the position of the tool 9, such that a continuously
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and the connecting rod movement R is coated or machined on the entire circumference of the connecting rod journal.
After a connecting rod journal has been finished and, if necessary, a main bearing journal 1 has been machined when the crankshaft rotates, a subsequent connecting rod journal 3 is positioned (3) in a position 3 '(C) and processed with a mutually dependent pendulum rotary movement R of the crankshaft and adjustment Y of Tool 9.
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If a milling of main bearing journal 1 is included in the machining process, only a slight enlargement y "of the pitch Y is required.